15MW燃气轮机
国产化三路并进
朋友小海豚的兵工厂转来消息——
——2024年11月18日,广西涠洲岛燃气轮机电站首台国产“太行15”燃气轮机顺利通过72小时连续运转考核,这标志着“太行15”燃气轮机首次上岛并网发电成功。
兵器迷看了,这又是我国动力自主化一喜——15MW燃气轮机,国产化三路并进态势,已然成形。
第一路:航发燃机(沈阳)——太行15
AGT-15 或太行15,是中国航发燃机公司,以航空发动机WS-10为基础,重新设计高效率大裕度的压气机和高性能动力涡轮,派生发展的15MW级燃气轮机。其源流为原中国航空工业第一集团公司沈阳黎明的20年前的QC-185燃气轮机。
QC-185燃机采用三轴、后输出、轴流式结构,额定功率17.78兆瓦,最大输出功率18.5兆瓦,热效率37.2%。其动力涡轮转速5500r/min,涡轮进口温度是1265℃,排气温度486℃。空气流量58.6kg/s。整机重量5800Kg。QC185验证机的燃气发生器,于2004年2月8日正式点火成功。
国产QC185燃机
2019年,中国航空发动机集团公司旗下的中国航发燃气轮机有限公司(以下简称‘’航发燃机”)成立,从此QC-185个名字出现就很少了。因为就在航发燃机成立的同年,太行15燃气轮机列入第一批国家能源局创新发展示范项目,仍由歌星厂研发。
此后数年,太行15通过试验示范运行,其可靠性、稳定性得到充分验证,在分布式能源领域(比如天津某地)展开了多年的实践应用。
2023年11月1日,太行15燃气轮机终于在沈阳,通过阶段成果鉴定评审。
值得注意的是,2024年11月这次,广西涠洲岛燃气轮机电站的太行15燃气轮机并网发电成功,72小时连续累计发电44万kWh,最高功率带载9.5MW。也就是说,这次试运行还未达到其额定输出功率。相信随着今后的商业运行工况不断拓展,将会很快看到其全功率负载运行。
第二路 :东方电气(德阳)——G15
东方电气在G50燃机研制成功后,F级燃机自主设计体系已然成熟,因此分别向上和向下,启动了80MW和15MW燃机系列化产品的研制工作。
官宣:G15 燃气轮机是在 G50 燃气轮机的基础上,经多次迭代优化后模化设计而来。从燃机结构上,G15有4个缸比 G50 的5个缸少了1 个。
此外,G15比G50尺寸更小——比G50缩尺约0.6倍——因此整体结构更加集成化,结构更复杂,导致其制造难度更大。以燃烧器的喷嘴为例,其尺寸较小导致传统焊接工艺已无法满足制造要求,最后引入3D打印技术才得以解决。
四川新闻网报道:G50研制参与人员东方电气-东汽数字化与智能制造部副主任工程师曹天兰,率领团队攻关自主燃机系列化产品G15——
曹天兰与正在组装的燃气轮机合影
2024年7月4日,G15在四川德阳总装下线——
随后,G15在中小型燃机现代产业链共链会议暨2024燃机产业发展大会上亮相。
根据东方汽轮机副总工程师孙奇介绍G15功率为16.5MW,热效率35%。
第三路:中船集团(哈尔滨)——CGT-15
CGT-15燃气轮机,是当年中船重工下属(哈尔滨)龙江广瀚燃气轮机有限公司(和703所)共同研制的15MW多用途燃气轮机。2019年南船与北船合并后,现在应该是中船集团的燃机型号了。
2018年7月26日,中船重工官宣:703所完成了CGT-15多用途燃气轮机的设计。其ISO条件下功率15MW,热效率40%——这是三型国产化15MW燃机中最高的,氮氧化物排放15ppm。
从广瀚龙江的官宣来看,CGT-15可能是在苏联/乌克兰UGT15000燃机基础上优化而来。注意下表中,广瀚龙江用于工业发电的UGT15000的热效率和NOx排放指标,比上述CGT-15都要差一些。
2022年10月31RI ,该机首台样机的14级压气机(单轴轴流压气机)举行了出厂交验仪式。
按照这个进度,CGT-15的整机运行试验也是指日可待了。
上述航发燃机的太行15已经通过72小时连续运转试验;东方电气的G15已经总装下线;中船集团的CGT-15也在快马加鞭。我兔拥有自主可控15MW国产化燃机的那一天,就要到来了。
15MW中小型燃气轮机,不仅热效率高,而且结构紧凑、运营成本低,再加上启停迅速负荷响应速度快,因此调峰-调频性能突出。可以作为大型燃煤电厂之外的热电联供应急补充电源、可再生能源不均衡出力的平衡补偿电源,输气管道增压动力等等。
在国防领域,15MW燃机还可以通过适应性改进,作为舰艇动力。我兔护卫舰目前采用柴油动力为主,比如054A用4台/056用2台16PA6V-280STC柴油机,单台额定功率5184kW,如果054A采用2台/056用1台15MW国产化燃机,不但两种护卫舰的动力大大增强,最高航速有望较大提升,而且由于噪音很低,对反潜护航作战效果也非常有利。
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